液体菌肥田间发酵方法及发酵系统

1.本发明属于微生物发酵领域，具体涉及液体菌肥田间发酵方法及发酵系统。


背景技术：

2.由于大量化学制品在农业上弊端越来越多，各种纯天然的药剂、有机肥料等优势逐渐展现。特别是加工过程中产生的有机物料，例如花生饼粕、豆粕等，越来越多的被应用制备有机肥料、生长调节剂等。而采用有机物料制备的有机肥料、生长调节剂等产品，由于对生产的条件要求较高，通常是在预先工厂或者其他地方通过发酵等方法制成成品，再运输到大田使用。由于生产条件要求较高，又需要长途的运输过程，不仅导致有机肥料、有机作物生长调剂等物料生产成本较高，而且极大的限制了活性成分不稳定的有机物料在农业生产上的广泛应用。因此，如何在田间处理有机物料获得可以直接用于作物栽培的成品，对现代农业的发展具有重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明提供了液体菌肥田间发酵方法及发酵系统，利用复合菌在田间对有机物料进行液体发酵，获得的液体菌肥可以直接施用给作物，可以有效提高作物产量。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种复合菌，包括：至少一种细菌和至少一种放线菌；
6.进一步，所述的细菌为芽孢杆菌，所述的放线菌为链霉菌；
7.进一步，芽孢杆菌菌株为以下所述的芽孢杆菌的至少一种：厦门芽孢杆菌(bacillus xiamenensis)xjc-hk-7，保藏编号为cctcc no：m 2017619；暹罗芽孢杆菌(bacillus siamensis)qn2mo-1，保藏编号为cctcc no：m 2021305；甲基营养型芽孢杆菌(bacillusmethylotrophicus)4-l-16；保藏号为cctcc no：m 2012248。
8.进一步，链霉菌菌株包括：吸水链霉菌亚种(streptomyceshygroscopicus subsp.hygroscopicus)pa-4，保藏编号为gdmcc no. 61679。
9.除了以上所述的细菌和放线菌菌株，细菌和芽孢杆菌也可以选择认可的国内或国外菌种保藏机构的标准菌株，或使用与标准菌株所有相关特性等效的可以溯源的商业派生菌株。
10.一种复合菌的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)细菌菌株和放线菌菌株分别接种到液体培养基摇床培养48 小时得各菌株培养液；再分别取各菌株培养液分别接种液体培养基中培养48h培育出种子液，菌株培养液的接种量为液体培养基体积的 8-10％；细菌菌株培养过程中采用lb液体培养基，放线菌菌株采用 y1液体培养基；
12.(2)分别取细菌菌株和放线菌菌株的种子液，复混，即得。
13.一种液体菌肥田间发酵系统，包括发酵池和发酵物料；所述的发酵物料在发酵池内发酵制得液体菌肥；所述的发酵物料，以重量份数计，包括以下组分：花生饼粕20-50份，
豆饼20-50份，动物蛋白粉 20-50份，糖蜜100-200份，复合菌100-150份，水500-800份；所述的复合菌中，有效活菌数≥1.0亿/ml。
14.进一步，所述的发酵物料，以重量份数计，包括以下组分：花生饼粕40份，豆饼40份，动物蛋白粉40份，糖蜜150份，复合菌120 份，水610份。
15.优选地，根据有效活菌数计，如果存在厦门芽孢杆菌xjc-hk-7，则所述复合菌含有厦门芽孢杆菌xjc-hk-7 1-100份(例如1份、5份、 10份、20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、 100份等)；如果存在暹罗芽孢杆菌qn2mo-1，则所述复合菌含有暹罗芽孢杆菌qn2mo-1 1-100份(例如1份、5份、10份、20份、30 份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份等)；如果存在甲基营养型芽孢杆菌4-l-16，则所述复合菌中含有甲基营养型芽孢杆菌4-l-16 1-100份(例如1份、5份、10份、20份、30份、40份、 50份、60份、70份、80份、90份、100份等)；如果存在吸水链霉菌亚种pa-4，则所述复合菌含有吸水链霉菌亚种pa-4 1-100份(例如 1份、5份、10份、20份、30份、40份、50份、60份、70份、80 份、90份、100份等)。
16.优选地，所述的花生饼粕中所含粗蛋白重量≥50％，豆饼中所含粗蛋白重量≥37％，动物蛋白粉中所含粗蛋白重量≥50％，糖蜜中所含糖的总重量≥48％。
17.一种液体菌肥田间发酵方法，包括以下步骤：
18.(1)设置上部开口的发酵池，并在发酵池的池底设置通气管；将一部分水加入发酵池内，加入重量为水总重量的50％；花生饼粕、豆饼、动物蛋白粉粉碎至300目后备用；
19.(2)取配方量的花生饼粕、豆饼、动物蛋白粉、糖蜜和复合菌，先通气进行混合，再加入剩余的水；通气发酵，即得液体菌肥。
20.进一步，所述的发酵池底部的两侧相对于的设置通气管一和通气管二；所述的通气管一和通气管二朝向所述发酵池中心的一侧，设置通气支管；所述的通气支管上设置朝向发酵池底的通气孔。
21.进一步，所述的通气管一的进气口一设置在通气管一的一端，通气管二的进气口二设置在通气管远离进气口一的一端；所述的发酵池的池底倾斜设置；所述的发酵池开口的上方设有挡雨棚。
22.进一步，发酵过程中，每30min通气一次，每次30min，全天连续发酵；所述的通气管的通风量为，每立方米物料每小时通入9m3。
23.上述发酵方法制得的液体菌肥在制备促进植物生长和/或抑制抑制香蕉枯萎病的制剂上的应用。
24.进一步，所述的应用中，所述的液体菌肥稀释30-50倍使用。
25.一种促进植物生长、抑制香蕉枯萎病的液体菌肥，采用上述的发酵方法制备而成。
26.本发明的有益效果：
27.本发明所述的液体菌肥田间发酵方法及发酵系统，采用细菌和放线菌组成的复合菌，发酵物料在发酵池内通气即可制得液体菌肥。由于发酵过程无需密封，也不需要严苛的发酵条件，发酵池可以直接设置在田间，无需设置专门的发酵厂房进行发酵，降低了生产成本；无需长途运输，也降低了运输成本；由于发酵制得的液体菌肥可以直接施用到大田，无需考虑保质期的问题，摆脱了保质期的限制。因此，本发明所述的液体菌肥，其生产成本和生产难度可以大大降低，在植物的生长时期内，可以在大田中直接设置发酵池进行液体菌肥的发酵生产，普通的劳动者即可完成操作，大大简化了液体菌肥的生产过程和生产成本，
便于大范围的推广应用，有利于实现生态农业。
28.传统的固体有机肥需要额外进行专门施肥的操作，费时费力，施用极为不便。而本发明制得的液体菌肥所用的物料经过粉碎加工，再经过微生物的发酵，获得的成品为液体，需要施用时，可以随灌溉的水管一起施用到田间，实现了水肥一体化操作，大大降低了劳动强度和人工成本。
29.本发明制得的液体菌肥，以花生饼粕、豆粕等作为原料，加入复合菌进行发酵，施用到大田之后，可以有效降低减少化肥用量，减少农药用量，提高作物产量和品质，并且可以显著降低香蕉枯萎病的发病率，符合生态农业的要求。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为发酵池内通气管及通气支管的俯视图；
32.图2为发酵池内通气管和通气支管结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1
ꢀ‑735.一种复合菌，包括：至少一种细菌和至少一种放线菌；其组合方式如表1所示。
36.表1实施例1-7复合菌组成
[0037][0038]
其中，各菌株的保藏号为：
[0039]
厦门芽孢杆菌(bacillus xiamenensis)xjc-hk-7，保藏编号为 cctcc no：m 2017619，保藏日期为2017年10月23日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，地址在中国.武汉.武汉大学。本发明的厦门芽孢杆菌xjc-hk-7从采集自海南省临高县的香蕉根际土壤中分离、筛选得到。厦门芽孢杆菌xjc-hk-7的菌学特性等参见中国专利申请号为cn201711435433.x，发明名称为“一种厦门芽孢杆菌及其应用”的专利申请。
[0040]
暹罗芽孢杆菌(bacillus siamensis)qn2mo-1，保藏编号为cctcc no：m 2021305；于2021年3月30日保藏于中国典型培养物保藏中心，地址在中国.武汉.武汉大学。本发明的暹罗芽孢杆菌qn2mo-1 从诺尼活株果实中分离、筛选得到，菌学特性等参见中国专利申请号为202110415167.4，发明名称为“一株诺尼内生暹罗芽胞杆菌的应用”的专利申请。
[0041]
甲基营养型芽孢杆菌(bacillus methylotrophicus)4-l-16；保藏号为cctcc no：m 2012248；保藏单位为中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2012年6月26日，地址在中国.武汉.武汉大学。该菌株由菜籽饼、红糖和水发酵液中分离得到，其菌学特性参见中国专利申请号为201210247234.7，发明名称为“一种防控香蕉枯萎病的甲基营养型芽孢杆菌菌株4-l-16及其应用”的专利申请。
[0042]
吸水链霉菌亚种(streptomyces hygroscopicus subsp. hygroscopicus)pa-4，保藏编号为gdmcc no.61679；于2021年5 月24日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，该菌株分离自五指山自然保护区药用植物。其菌学特性参见中国专利申请号为202111000646.6，发明名称为“一种抗真菌的吸水链霉菌及其应用”的专利申请。
[0043]
一种复合菌的制备方法，包括以下步骤：
[0044]
(1)细菌菌株和放线菌菌株先分别接种到液体培养基摇床培养 48小时得各菌株培养液；再分别取各菌株培养液分别接种液体培养基中培养48h培育出种子液，菌株培养液的接种量为液体培养基体积的8-10％；细菌菌株培养过程中采用lb液体培养基，放线菌菌
株采用y1液体培养基；
[0045]
(2)取上述各菌株的种子液按照表1的配比复混，即得。 lb液体培养基组成：胰蛋白胨8-10g，酵母粉3-5g，氯化钠8-10g，水1000g。
[0046]
高氏1号培养基(y1)的组成：可溶性淀粉20.0g，nacl 0.5g，kno3 1.0g，k2hpo4
·
3h2o 0.5g，mgso4
·
7h2o 0.5g，feso4
·
7h2o 0.01 g，琼脂15-20g，蒸馏水1000ml，ph：7.4-7.6。
[0047]
实施例8
[0048]
一种液体菌肥田间发酵系统，包括发酵池和发酵物料；所述的发酵物料在发酵池内发酵制得液体菌肥；所述的发酵物料，以重量份数计，包括以下组分：花生饼粕40份，豆饼40份，动物蛋白40份，糖蜜150份，复合菌120份，水610份。所述的复合菌中，有效活菌数≥1.0亿/ml。复合菌可选择实施例1-7任一项制得的复合菌。
[0049]
一种液体菌肥田间发酵方法，包括以下步骤：
[0050]
(1)设置上部开口的发酵池1，并在发酵池的池底设置通气管2；将一部分水加入发酵池内，加入量为水总量的50％；花生饼粕、豆饼、动物蛋白粉粉碎至300目后备用；
[0051]
(2)取配方量的花生饼粕、豆饼、动物蛋白粉、糖蜜和复合菌，再加入剩余的水；15-35℃的常温条件下，通气发酵15天左右，得液体菌肥。
[0052]
所述的发酵池底部的两侧相对应的设置通气管一21和通气管二 22；所述的通气管一和通气管二朝向所述发酵池中心的一侧，设置通气支管23；所述的通气支管上设置朝向发酵池底的通气孔24。
[0053]
所述的通气管一的进气口211一设置在通气管一的一端，通气管二221的进气口二设置在通气管二远离进气口一的一端。
[0054]
发酵过程中，每30min通气一次，每次30min，全天连续发酵。
[0055]
所述的通气管的通风量为，每立方米物料每小时通入9m3。通气可以采用1.1kw的通风泵，风量180m2/h，风压17.6kpa，真空度-16kpa，使用风压≤14kpa。
[0056]
所述的发酵池的池底倾斜设置。所述的发酵池开口的上方设有挡雨棚3。本实施例中倾斜的高度差设置为10cm，使池底存在坡度，便于进行清理。
[0057]
发酵池开发上方设置挡雨棚，可以避免雨水进入发酵池影响发酵过程，也可以起到遮光降温的效果，避免过强的光照和高温影响发酵过程，保证发酵的顺利完成。挡雨棚的高度，可以根据需要调整，以达到防雨、防晒的效果，而又不影响人们进行操作为宜。为了保证通风效果，可设置立柱31用于支撑挡雨棚。
[0058]
本实施例中，发酵池设置为5*4*1.5m的水泥池，内壁做防水处理后，贴瓷砖，可以有效防止有机物料发酵分解产生的有机酸腐蚀发酵池内壁。为了进一步防止腐蚀，瓷砖可以选择耐腐蚀的瓷砖。发酵池1.1-1.2m位于地面之下，0.3-0.4米高于地面，挡雨棚可以设置成高出地面2.5-3.0m，既可以实现挡雨防晒的效果，又不会影响人们添加物料、取用液体菌肥等操作。
[0059]
通气管可以选择直径50cm或者63cm的pvc管。通气支管可以选择直径25cm的pvc管，并且朝向发酵池底的一侧打孔作为通气孔，通气孔直径2mm，孔距25cm。
[0060]
通气管与通气泵相连接，通过通气泵为通气管供气。
[0061]
为了避免通气管及通气支管上浮，在通气管和通气支管下方设置支管架423，支管
架将通气管和通气支管固定在距离发酵池底部 3-5cm处。支管架设置在发酵池的四个角及通气支管下方。
[0062]
实施例9
[0063]
一种液体菌肥田间发酵系统，以重量份数计，包括以下组分：花生饼粕20份，豆饼20份，动物蛋白粉20份，糖蜜100份，复合菌 100份，水500份；所述的复合菌中，有效活菌数≥1.0亿/ml。复合菌可选择实施例1-7任一项制得的复合菌。
[0064]
其发酵方法与实施例8相同。
[0065]
实施例10
[0066]
一种液体菌肥田间发酵系统，以重量份数计，包括以下组分：花生饼粕50份，豆饼50份，动物蛋白粉50份，糖蜜200份，复合菌 150份，水800份；所述的复合菌中，有效活菌数≥1.0亿/ml。复合菌可选择实施例1-7任一项制得的复合菌。
[0067]
其发酵方法与实施例8相同。
[0068]
为了便于施用肥料，上述实施例中，可在发酵池旁设置稀释池，用于将发酵池内的液体菌肥稀释。稀释池设置成与发酵池大小一致，也为5*4*1.5m的水泥池，池中心设置搅拌机，用以将液体菌肥搅拌均匀。经过稀释池稀释后的液体菌肥，可以通过人工施用到田间。也可以根据生产的实际选择其他的施用方法，例如在稀释池设置施肥管道，利用管道将稀释后的液体菌肥施用到田间。施用的方法，可以选择直接将液体菌肥淋入土壤中或者叶面喷施等，等等，所用的液体菌肥的浓度可以根据植物的种类、生长期、土壤的情况以及施用方式进行调整，本发明不作具体的限定。
[0069]
不同方法制得的液体菌肥对香蕉生长的影响
[0070]
试验地点：中国热带农业科学院海口实验站。
[0071]
试验品种：巴西蕉，购自中国热科院组培中心，苗高15cm左右，生长健壮、三叶一心，无病虫害。
[0072]
试验处理如表2所示。
[0073]
表2不同处理组施用物料的制备方法
[0074]
[0075][0076]
每个处理各20株蕉苗。
[0077]
试验方法：选取大小长势一致的香蕉幼苗移栽至高10cm、直径 12cm的塑料盆中，分别取各处理制得的最终产物，处理1-5每隔7 天在土壤表面浇灌等量50倍的稀释液，每盆100ml，处理6施入等量清水，试验期间，各处理盆栽管理措施均一致，25天后测量各处理香蕉株高、茎粗、叶片厚度和叶片spad值。统计数值以spss软件进行分析。具体见表1。
[0078]
表1不同发酵产物对香蕉生长的影响
[0079][0080]
[0081]
注：不同字母表示同一列中各处理的差异显著性(非参数t检验，p≤0.05)。
[0082]
试验结果：经跟踪观察，在处理25天时，各个实施例组的香蕉的株高、茎粗、叶片厚度无明显差异，并且均明显高于处理10、处理11和处理12，而各处理香蕉叶片spad值无显著差异。
[0083]
处理10和处理11的香蕉植株各项生长指标也显著高于清水对照 (处理12)，可以看出，单独施用有机物发酵液和复合菌液对香蕉苗均有促生作用，作用效果显著高于清水处理组。但本发明中用复合菌发酵有机物料之后获得的液体菌肥，对香蕉植株的促生作用要显著优于有机物料(花生饼粕、豆饼、动物蛋白粉和糖蜜)单独的发酵和复合菌液单独施用效果，这表明，本发明所述的液体菌肥田间发酵方法制得的液体菌肥，能够显著促进香蕉苗生长，作用效果显著高于单独施用有机物料发酵液和复合菌液。
[0084]
本发明获得的液体菌肥对不同香蕉品种作用效果考察
[0085]
(一)种植效果考察实验一
[0086]
地点：临高县新盈农场种植的香蕉
[0087]
品种：南天黄，种植密度150株/亩，平均收获株数140株/亩。
[0088]
1.实验组肥料施用情况：
[0089]
(1)化肥225.00kg/亩，随水滴灌，成本683元/亩；
[0090]
(2)实施例7中所述的复合菌按照实施例8的方法制备液体菌肥。液体菌肥施用之前，稀释30倍，之后随喷灌带喷施到土壤表面，施用量为约250ml/月/株，全生育期喷施约11-12次，成本约为450元/ 亩。
[0091]
实验组肥料成本共计1133元/亩。
[0092]
2.对照组肥料施用情况：
[0093]
(1)化肥341.02kg/亩，随滴灌施用到土壤中，化肥成本901元/亩。
[0094]
(2)固体羊粪商品有机肥，5kg/株，直接施用到土壤中，成本600 元/亩。
[0095]
对照组肥料成本共计1501元/亩。
[0096]
3.农药施用情况：实验组施用农药量4.14kg(l)/亩，对照组施用农药5.35kg(l)/亩。
[0097]
将实验组和对照组按自然地块分别分出3个小区，每个小区随机选取果梳和果指均有的香蕉2株，计6株。将香蕉脱梳，记录每串香蕉的梳数、每梳果指数和产量。按照下述公式统计各个指标。
[0098]
平均亩产量＝平均株产量x亩平均收获株数
[0099]
增产率(％)＝(实验组平均亩产-对照组平均亩产)/对照组平均亩产x100％
[0100]
化肥减量(％)＝(对照组每亩化肥用量-实验组每亩化肥用量)/ 对照组每亩化肥用量x100％
[0101]
具体结果如下表。
[0102]
表2本发明制得的有机物料对于南天黄栽培的效果
[0103]
处理组实验组对照组平均每株商品蕉梳数(梳)77平均每穗果指数(个)138138平均株产量(kg)24.5223.03
平均亩产(kg)3432.83224.2增产率(％)6.47/化肥用量(kg/亩)225341.02化肥减量(％)34.02/肥料成本(元/亩)11331501肥料成本节约(％)24.52％/农药用量(kg(l)/亩)4.145.35农药减量(％)22.62/
[0104]
由表1可以看出，实验组的化肥用量和农药用量显著低于对照组，用量分别减少了34.02％、22.62％，肥料成本可以节约24.52％，但是产量相对于对照组反而提升了6.47％。说明施用本发明所述的液体菌肥，可以显著减少化肥的用量和农药的用量，生产成本大大降低的同时可以提高作物的产量。
[0105]
(二)种植效果考察实验二
[0106]
地点：海南省儋州市热科院试验场6队
[0107]
品种：宝岛蕉，种植密度150株/亩，平均收获株数140株/亩。
[0108]
1.实验组肥料施用情况：
[0109]
(1)化肥225.00kg/亩，随水滴灌；
[0110]
(2)实验组施用实施例7中所述的复合菌按照实施例8的方法制备液体菌肥，稀释30倍，之后随喷灌带喷施到土壤表面，施用量为约 250ml/月/株，全生育期喷施约11-12次。
[0111]
实验组肥料成本共计1640元/亩。
[0112]
2.对照组肥料施用情况：
[0113]
(1)化肥341.02kg/亩，随滴灌施用到土壤中
[0114]
(2)固体羊粪商品有机肥，5kg/株，直接施用到土壤中。
[0115]
对照组肥料费用成本2250元/亩。
[0116]
本实验过程中，由于各种物料成本提高较高，因此肥料成本较实验(一)明显提高。
[0117]
将实验组和对照组按自然地块分别分出3个小区，每个小区随机选取果梳和果指均有的香蕉2株，计6株。将香蕉脱梳，记录每串香蕉的梳数、每梳果指数和产量。按照下述公式统计各个指标。
[0118]
平均亩产量＝平均株产量x亩平均收获株数
[0119]
增产率(％)＝(实验组平均亩产-对照组平均亩产)/对照组平均亩产x100％
[0120]
成本节约(％)＝(对照组每亩肥料、农药成本-实验组每亩肥料、农药成本)/对照组每亩肥料、农药成本x100％
[0121]
商品果率(％)＝商品果质量/采收总质量
×
100％
[0122]
残次果率(％)＝100％-商品果率(％)
[0123]
其中商品果为可以正常出售的香蕉。
[0124]
具体结果如下表。
[0125]
表4本发明制得的液体菌肥对于宝岛蕉栽培的效果
[0126]
处理组实验组对照组平均每穗果指数(个)145129.67
平均株产量(kg)30.8821.71平均亩产(kg)4323.23147.95增产率(％)37.33/肥料成本(元/亩)16402250农药成本(元/亩)528975成本合计(元/亩)21683225成本节约(％)32.78/商品果率(％)98.1896.82残次果率(％)1.823.18残次果率减少(％)42.77/
[0127]
由表4可知，施用本发明所述的液体菌肥，成本可以节约32.78％，产量提升37.33％，残次果率减少42.77％。由此可见，本发明所述的液体菌肥，可以大大节约肥料和农药的成本，并且显著提高宝岛蕉的产量，降低残次果率，具有显著的经济效益。
[0128]
(三)种植效果考察实验三
[0129]
从2017年至2020年在临高县新盈农场连续使用本发明所述的液体菌肥种植南天黄，施用量和施用方法与实验(一)中相同。同时以附近没有施用本发明所述的液体菌肥的种植南天黄的农户为对照，统计二者香蕉枯萎病的发病率的差异，如表3所示。
[0130]
表5液体菌肥对于香蕉枯萎病的防治效果
[0131][0132][0133]
由表3可以看出，从2017年至2020年连续4年，附近没有施用本发明所述的液体菌肥的农户，香蕉枯萎病的发病率从第2年(2018 年)开始明显提升，并且在第3年达到46.42％，到第4年无法继续种植。而应用本发明所述的液体菌肥的新盈农场基地，香蕉枯萎病的发病率不仅没有提升，反而有所降低，并且均保持在较低的水平，能够继续进行香蕉种植。说明采用本发明所述的液体菌肥可以显著降低香蕉枯萎病的发病率，并且连续使用，可以使香蕉枯萎病的发病率保持在较低的水平，作用效果极其显著。
[0134]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。